2019届湖南省常德市高三第一次模拟考试理科综合物理试题（解析版）

2019年常德市高三年级模拟考试理科综合能力测试（物理部分）

二、选择题：本题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第14-18题只有一个选项符合题目要求，第1921题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1.如图所示为氢原子能级示意图。现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是

A. 最多可辐射出3种不同频率的光

B. 由n=2跃迁到n=1能级产生的光的频率最小

C. 由n=4跃迁到n=1能级产生的光的波长最短

D. 用n=3跃迁到n=2能级辐射的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

【答案】C

【解析】

【详解】A、处于n=4能级的氢原子能发射种频率的光，故A错误；

BC、核外电子从高能级n向低能级m跃迁时，辐射的光子能量，能级差越大，光子的能量也越大，即光子的频率越大，根据可知频率越大，波长越小；由图可知当核外电子从n=4能级跃迁到n=3能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小，频率最小；由n=4跃迁到n=1能级时，能级差最大，所以放出光子的能量最大，频率最大，波长最短，故C正确，B错误；

D、由n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光的能量为，小于6.34eV，不能使该金属发生光电效应，故D错误；

故选C。

2.通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和在1.40~2.00s之间。若高速公路上两辆汽车行驶的速度为108km/h，前车发现紧急情况立即刹车，后车发现前车开始刹车时，也立刻采取相应措施，两车刹车时的加速度大小均相同。为确保两车不追尾，两车行驶的间距至少应为

A. 18m B. 42m C. 60m D. 100m

【答案】C

【解析】

【详解】由于行驶速度相同，都为，刹车加速度也相同，所以只要后车在前车开始刹车的位置之前开始刹车就能避免追尾，否则一定追尾；最大反应时间为，所以两车行驶的间距至少应为：，故C正确，A、B、D错误；

故选C。

3.如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙的水平地面上。一条绳跨过定滑轮平行于斜面与物块P连接，一条绳连接小球Q，另一条绳OA在外力F的作用下使夹角θ<90°，三条细绳结于O点，P、Q两物体处于静止状态。现缓慢改变绳OA的方向至θ>90°，且保持结点O位置不变，整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是

A. 斜面对物块P的摩擦力一定增大

B. 绳OA的拉力先减小后增大

C. 地面对斜面体的摩擦力方向可能向右

D. 地面对斜面体的支持力等于物块P和斜面体的重力之和

【答案】B

【解析】

【详解】B、缓慢改变绳OA的方向至的过程，OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置到3位置所示，可见OA的拉力先减小后增大，OP的拉力一直增大，故B正确；

A、若开始时P受绳子的拉力比较小，则斜面对P的摩擦力沿斜面向上，OP拉力一直增大，则斜面对物块P的摩擦力先变小后反向增大，故A错误；

C、以斜面和PQ整体为研究对象受力分析，根据平衡条件：斜面受地面的摩擦力与OA绳子水平方向的拉力等大反向，故摩擦力方向向左，故C错误；

D、以斜面体和P、Q整体为研究对象受力分析，根据竖直方向受力平衡：，由上图分析可知F的最大值即为 (当F竖直向上方向时)，故，则，故D错误；

故选B。

4.如图所示，在匀强电场中有O、A、B三点，OA=OB=5cm，O点电势为、A点电势为，OA与OB的夹角为120°，A，B在同一条竖直线上。现有一不计重力、带电量为e的粒子从A点沿AO方向射入电场，经过B点时动能与在A点时相同，则下列说法正确的是

A. 粒子带负电

B. 粒子运动过程中，电势能先减小，后增大

C. 粒子能运动到O点

D. 匀强电场的电场强度大小为200V/m，方向垂直AB向右

【答案】D

【解析】

【详解】A、由于粒子在A、B两点的动能相同，根据动能定理有，可得，即A、B两点为等势点，故AB连线为等势线，由O、A点电势分别为5V、0V，可知电场方向为垂直AB向右，电场力垂直AB连线向右，可知粒子带正电，故A错误；

B、由图可知，粒子从A到B的过程中，电场力与速度方向的夹角先大于后小于，故电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故B错误；

C、根据曲线运动的运动轨迹与速度方向、合外力方向的关系可知粒子不能到达O点，故C错误；

D、O、A两沿电场方向的距离为，由电势差与电场强度的关系可得电场强度为，方向为垂直AB向右，故D正确；

故选D。

5.2018年，我省加大环保督查力度，打响碧水蓝天保卫战。督查暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下。污水(含有大量的正负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c两端的电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)。则

A. a侧电势比c侧电势低

B. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大

C. 污水流量Q与U成正比，与L、D无关

D. 匀强磁场的磁感应强度B=

【答案】D

【解析】

【详解】A、污水中正负离子从左向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则，正离子向后表面偏，负离子向前表面偏，所以后表面a侧电势比前表面c侧电势高，故A错误；

BCD、最终正负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，有，即，而污水流量，可知Q与U、D成正比，与L无关；显示仪器的示数，所以显示仪器的示数与离子浓度无关；匀强磁场的磁感应强度，故D正确，B、C错误；

故选D。

6.2018年12月8日发射成功的“嫦娥四号”探测器经过约110小时奔月飞行，到达月球附近，成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获并顺利进入环月轨道。若将整个奔月过程简化如下：“嫦娥四号”探测器从地球表面发射后，进入地月转移轨道，经过M点时变轨进入距离月球表面100km的圆形轨道I，在轨道I上经过P点时再次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，之后将择机在Q点着陆月球表面。下列说法正确的是

A. “嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度

B. “嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期

C. “嫦娥四号”在轨道Ⅰ上的运行速度小于月球的第一宇宙速度

D. “嫦娥四号”在地月转移轨道上M点的速度大于在轨道Ⅰ上M点的速度

【答案】CD

【解析】

【详解】A、根据万有应力提供向心力有，可得，可知“嫦娥四号”探测器沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度，故A错误；

B、根据开普勒第三定律可知卫星在轨道Ⅱ上运动轨道的半长轴小于在轨道I上轨道半径，所以卫星在轨道Ⅱ上运动周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期，故B错误；

C、月球的第一宇宙速度是卫星贴近月球表面做匀速圆周运动的速度，“嫦娥四号”在轨道1上的半径大于月球半径，根据可得线速度，可知“嫦娥四号”在轨道Ⅰ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小，故C正确；

D、“嫦娥四号”在地月转移轨道上经过M点若要进入轨道I，需减速，所以在地月转移轨道上经过M点的速度比在轨道I上经过M点时速度大，故D正确；

故选CD。

7.一竖直放置的轻弹簧，一端固定于地面，一端与质量为3kg的B固定在一起，质量为1kg的A放于B上。现在A和B正在一起竖直向上运动，如图所示。当A、B分离后，A上升0.2m到达最高点，此时B速度方向向下，弹簧为原长，则从A、B分离起至A到达最高点的这一过程中，下列说法正确的是(g取10m/s2)

A. A、B分离时B的加速度为g

B. 弹簧的弹力对B做功为零

C. 弹簧的弹力对B的冲量大小为6N·s

D. B的动量变化量为零

【答案】ABC

【解析】

【详解】A、由分离的条件可知，A、B物体分离时二者的速度、加速度相等，二者之间的相互作用力为0，对A分析可知，A的加速度，所以B的加速度为g，故A正确；

B、 A、B物体分离时弹簧恢复原长，A到最高点弹簧恢复原长，从A、B分离起至A到达最高点的这一过程中弹簧的弹性势能变化为零，所以弹簧对B做的功为零，故B正确；

CD、A、B物体分离后A做竖直上抛运动，可知竖直上抛的初速度，上升到最高点所需的时间：，由运动的对称性可知此时B的速度为2m/s，方向竖直向下，对B在此过程内用动量定理(规定向下为正方向)得：，解得弹簧的弹力对B的冲量大小为：，B的动量变化量为，故C正确，D错误；

故选ABC。

8.如图所示，匀强磁场的水平边界相距为d，磁感应强度大小为B、水平向里。质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线圈abcd，在磁场上方高h处由静止释放，已知cd边刚进入磁场时与cd边刚离开磁场时速度相等，不计空气阻力，在线圈穿过磁场的整个过程中

A. 线圈产生的热量为mgd

B. 若L=d，则所用时间为d

C. 若L>d，则线圈ab边进磁场时的速度为

D. 若L<d，则线圈的最小速度为

【答案】BD

【解析】

【详解】A、从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程，动能变化为0，重力势能转化为线框产生的热量，根据能量守恒可知进入磁场的过程中线圈产生的热量，由于cd边刚进入磁场时与cd边刚离开磁场时速度相等，所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程中线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程中线框产生的热量相等，所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程产生的热量，故A错误；

B、线圈刚进入磁场时的速度大小，若L=d，线圈将匀速通过磁场，所用时间为，故B正确；

C、若L>d，cd边在磁场过程中线圈匀速运动，cd边离开磁场到ab边进磁场过程中线圈做匀加速运动，线圈匀速运动则有，解得，所以线圈ab边进磁场时的速度大于，故C错误；

D、若L<d，cd边进磁场时要减速，全部进入磁场将做加速运动，可知刚全部进入磁场时速度最小，设线圈的最小速度为vm，从线框刚完全进入到cd边刚穿出磁场的过程，由动能定理则有：，而，线圈的最小速度为，故D正确；

故选BD。

三、非选择题：包括必考题和选考题两部分，第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须作答，第33题~第38题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题(11题，共129分)

9.某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体所受合力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。实验步骤如下：

A．按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据以上实验过程，回答以下问题：

(1)对于上述实验，下列说法正确的是___________

A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等

B．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行

C．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半

D．砝码和砝码盘的总质量不需要远小于小车的质量

(2)实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=___________m/s2(结果保留2位有效数字)

(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是___________。

【答案】    (1). BD    (2). 0.88    (3). A

【解析】

【详解】解：(1)A、由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误；

B、小车相连的轻绳与长木板一定要平行，保证拉力沿着木板方向，故B正确；

C、实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故C错误；

D、由于小车的拉力等于弹簧测力计的示数F，不等于砝码的重力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故D正确；

故选BD；

(2)，相邻两个计数点之间的时间间隔T=5×0.02=0.1s，由可得：

(3)由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即为过原点的一条倾斜直线，故A符合；

故选A。

10.光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图所示。

(1)如图所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件。利用直流电源给电磁铁供电，利用220V交流电源给路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件__________________。

(2)用多用电表“×100”Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确的测量其阻值，接下来应选用___________Ω挡(填“×1k或“×10”)，进行欧姆调零后重新测量其示数如图所示，则线圈的电阻为___________Ω。

(3)已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合。图中直流电源的电动势E=6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0~10Ω，2A)、R2(0~200Ω，1A)、R3(0-1750Ω，1A)要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选___________择(填“R1”、“R2”或“R3”)。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地___________(填“增

大”或“减小”)滑动电阻器的电阻。

【答案】    (1).     (2). ×10    (3). 140    (4).     (5). 减小

【解析】

【详解】解：(1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间，电路图如图；

(2) 用多用电表“×100”Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，说明电阻较小，换用小量程档位，接下来应选用“×10”Ω挡，进行欧姆调零后重新测量，欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以电阻值是14×10=140Ω；

(3)天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2kΩ，电路中的电流是2mA，，所以要选择滑动变阻器R3；

由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。

11.如图所示，在粗糙水平面上A点固定一半径R=0.2m的竖直光滑圆弧轨道，底端有一小孔。在水平面上距A点S=1m的B点正上方O处，用长为L=0.9m的轻绳悬挂一质量M=0.1kg的小球甲。现将小球甲拉至图中C位置，绳与竖直方向夹角θ=60°。静止释放小球甲，摆到最低点B点时与另一质量m=0.05kg的静止小滑块乙(可视为质点)发生完全弹性碰撞。碰后小滑块乙在水平面上运动到A点，并无碰撞地经过小孔进入圆弧轨道，当小滑块乙进入圆轨道后立即关闭小孔。(g=10m/s2)

(1)求甲、乙碰后瞬间小滑块乙的速度大小；

(2)若小滑块乙进入圆轨道后的运动过程中恰好通过圆弧轨道的最高点，求小滑块乙与水平面的动摩擦因数μ。

【答案】(1)4m/s(2)μ=0.30

【解析】

【详解】解：(1)小球甲下摆过程机械能守恒，设最低点的速度大小为

则有：

代入数据解得：

小球甲鱼小滑块乙发生弹性碰撞，设碰后的速度分别为

根据动量守恒可得：

根据机械能守恒可得：

联立解得：，即碰后滑块乙的速度大小为4m/s

(2)小滑块恰好过圆形轨道的最高点，即在最高点有，

小滑块从碰后到圆形轨道最高点的过程，由动能定理有：

联立解得：μ=0.30

12.欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小，长度为l-0质子束以初速度v0同时从左、右两侧入口射入加速电场，出来后经过相同的一段距离射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束发生相碰。已知质子质量为m，电量为e；加速极板AB、A′B′间电压均为U0，且满足eU0=mv02。两磁场磁感应强度相同，半径均为R，圆心O、O′在质子束的入射方向上，其连线与质子入射方向垂直且距离为H=R；整个装置处于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。

(1)试求质子束经过加速电场加速后(未进入磁场)的速度ν和磁场磁感应强度B；

(2)如果某次实验时将磁场O的圆心往上移了，其余条件均不变，质子束能在OO′ 连线的某位置相碰，求质子束原来的长度l0应该满足的条件。

【答案】(1) ；(2)

【解析】

【详解】解：(1)对于单个质子进入加速电场后，则有：

又：

解得：；

根据对称，两束质子会相遇于的中点P，粒子束由CO方向射入，根据几何关系可知必定沿OP方向射出，出射点为D，过C、D点作速度的垂线相交于K，则K，则K点即为轨迹的圆心，如图所示，并可知轨迹半径r=R

根据洛伦磁力提供向心力有：

可得磁场磁感应强度：

(2)磁场O的圆心上移了，则两束质子的轨迹将不再对称，但是粒子在磁场中运达半径认为R，对于上方粒子，将不是想着圆心射入，而是从F点射入磁场，如图所示，E点是原来C点位置，连OF、OD，并作FK平行且等于OD，连KD，由于OD=OF=FK，故平行四边形ODKF为菱形，即KD=KF=R，故粒子束仍然会从D点射出，但方向并不沿OD方向，K为粒子束的圆心

由于磁场上移了，故sin∠COF==，∠COF=，∠DOF=∠FKD=

对于下方的粒子，没有任何改变，故两束粒子若相遇，则只可能相遇在D点，

下方粒子到达C后最先到达D点的粒子所需时间为

而上方粒子最后一个到达E点的试卷比下方粒子中第一个达到C的时间滞后

上方最后的一个粒子从E点到达D点所需时间为

要使两质子束相碰，其运动时间满足

联立解得

(二)选考题：(共45分．请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所凃题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。)

13.下列说法正确的是___________

A. 在一定条件下，热量可能从低温物体传递到高温物体

B. “油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积

C. 不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力

D. 雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果

E. 第二类永动机违背了热力学第二定律

【答案】ADE

【解析】

【详解】A、根据热力学第二定律可知，在一定条件下，热量可能从低温物体传递到高温物体，如冰箱、空调等，但要消耗其他的能量，故A正确；

B、 “油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸的体积除以油膜的面积，故B错误；

C、不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力小于液体分子之间的吸引力，故C错误；

D、雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果，故D正确；

E、第二类永动机违反了热力学第二定律，不违背热力学第一定律，故E正确；

故选ADE。

14.如图所示，内壁光滑、截面积不相等的圆柱形气缸竖直放置，气缸上、下两部分的横截面积分别为2S和S。在气缸内有A、B两活塞封闭着一定质量的理想气体，两活塞用一根长为l的细轻杆连接，两活塞导热性能良好，并能在气缸内无摩擦地移动．已知活塞A的质量是m，活塞B的质量是0.5m。当外界大气压强为p0、温度为T0时，两活塞静止于如图所示位置。若用一竖直向下的拉力F作用在B上，使A、B一起由图示位置开始缓慢向下移动0.5l的距离，又处于静止状态，设整个过程中气体温度不变。求这时

(i)气缸内气体的压强；

(ii)拉力F的大小

【答案】(i) (ii)

【解析】

【详解】解：(i)以两活塞整体为研究对象，原来气缸内气体压强为

根据平衡条件有：

解得：

初态：，

末态：，

根据玻意耳定律，有：，即：

解得；

(ii)取两活塞整体为研究对象，根据平衡条件有：

解得：

15.如图所示，在一条直线上两个振源A、B相距6m，振动频率相等。t=0时A、B开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，图甲为A的振动图象，图乙为B的振动图象。若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.3s时相遇，则下列说法正确的是___________

A. 两列波在A、B间的传播速度大小均为10m/s

B. 两列波的波长都是4m

C. 在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点

D. 在两列波相遇过程中，中点C为振动减弱点

E. t2=0.7s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下

【答案】ADE

【解析】

【详解】A、设AB间距离为S，两列波的速度为v，则由题，解得，故A正确；

B、由图可得振动周期为0.2s，波长，故B错误；

CD、由振动图象知道A起振方向向上，B起振方向向下，在两列波相遇过程中，中点C是两列波的波峰和波谷相遇的点，振动减弱，故D正确，C错误；

E、时刻向右运动的波传到B，再经0.1s经过平衡位置且振动方向向下，故E正确；

故选ADE。

16.在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点O恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。离轴线距离为r的光束垂直入射到圆锥的底面上。已知玻璃的折射率n=，光在真空中的传播速度为c。

(i)画出光线在图示平面内从B点传播到桌面上的光路图；

(ii)求光束从圆锥内B点传播到桌面上的时间。

【答案】(i) (ii)

【解析】

【详解】解：(i)光路图如图所示

(ii)根据光路图，由几何知识可得：   

又 

光束从圆锥内B点传播到桌面上的时间：

联立解得：